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焊接机器人简介

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动焊接机器人轨道焊接机器人, 从60年始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：

1）稳定和提高焊接质量，能将焊接质量以数值的形式反映出来；

2）提高劳动生产率；

3）改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；

4）降低了对工人操作技术的要求；

5）缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。

因此，在各行各业已得到了广泛的应用。

焊接机器人组成结构

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备自动焊接机器人，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。

世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置搬运机器人，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构，如图2a、b所示。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人，2、3轴为悬臂结构，降低机器人的刚度，一般适用于负载较小的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小（局限于机器人的前部），难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人（平行机器人），已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部，又没有测置式机器人的刚度问题，从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人（负载100～150kg）大多选用平行四边形结构形式的机器人。

焊接机器人装备

点焊机器人的焊接装备，由于采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面，所以变压器必须尽量小型化。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600～700Hz交流，使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600～700Hz交流电焊接，也可以再进行二次整流，用直流电焊接。焊接参数由定时器调节，参见图1b。新型定时器已经微机化，因此机器人控制柜可以直接控制定时器，无需另配接口。点焊机器人的焊钳，通常用气动的焊钳，气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程。而且电极压力一旦调定后是不能随意变化的。近年来出现一种新的电伺服点焊钳，如图4所示。焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动，码盘反馈，使这种焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置。而且电极间的压紧力也可以无级调节。这种新的电伺服点焊钳具有如下优点：

1）每个焊点的焊接周期可大幅度降低，因为焊钳的张开程度是由机器人控制的，机器人在点与点之间的移动过程、焊钳就可以开始闭合；而焊完一点后，焊钳一边张开，机器人就可以一边位移，不必等机器人到位后焊钳才闭合或焊钳完全张开后机器人再移动；

2）焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整，只要不发生碰撞或干涉尽可能减少张开度，以节省焊钳开度，以节省焊钳开合所占的时间。

3）焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合，减少撞击变形和噪声。

对焊接机器人工作站进一步细分

箱体焊接机器人工作站是专门针对箱柜行业中，生产量大，焊接质量及尺寸要求高的箱体焊接开发的机器人工作站装备。

箱体焊接机器人工作站由弧焊机器人、焊接电源、焊枪送丝机构、回转双工位变位机、工装夹具和控制系统组成。该工作站适用于各式箱体类工件的焊接，在同一工作站内通过使用不停的夹具可实现多品种的箱体自动焊接，焊接的相对位置高。由于采用双工位变位机，焊接的同时，其他工位可拆装工件，极大的提高了焊接效率。由于采用了MIG脉冲过渡或CMT冷金属过渡焊接工艺方式进行焊接，使焊接过程中热输入量大大减少，保证产品焊接后不变形，通过调整焊接规范和机器人焊接姿态，保证产品焊缝质量好，焊缝美观，特别对于密封性要求高的不锈钢气室，焊接后保证气室气体不泄露。通过设置控制系统中的品种选择参数并更换工作夹具，可实现多个品种箱体的自动焊接。

用不同工作范围的弧焊机器人和相应尺寸的变位机，工作站可以满足焊缝长度在2000mm左右的各类箱体的焊接要求。焊接速度3－10mm/s，根据箱体基本材料，焊接工艺采用不同类型的气体保护焊。该工作站还广泛用于电力、电气、机械、汽车等行业。

焊接机器人的结构与性能

焊接机器人是一种从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人。为了适应不同的用途，机器人后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可以用不同的工具或末端执行器连接。焊接机器人是在工业机器人的端部法兰上安装焊钳或焊接(切割)枪，以便焊接、切割或热喷涂。

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备。机器人由机器人本体和控制柜(硬件和软件)组成。焊接设备以电弧焊和点焊为例，由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(电弧焊)、焊枪(夹具)等组成。对于智能机器人，应具有传感器系统，如激光或摄像机传感器及其控制装置。

世界上生产的焊接机器人基本上都是关节机器人，其中大部分都有六个轴。其中，轴1、轴2、轴3可以将末端刀具送至不同的空间位置，轴4、轴5、轴6可以解决刀具姿态的不同要求。焊接机器人的机械结构主要有两种：一种是平行四边形结构，另一种是侧摆结构。

上述两种机器人的轴都是旋转的，所以用伺服电机通过摆线针轮减速器(1-3轴)和谐波减速器(1-6轴)驱动。在20世纪80年代中期以前，直流伺服电机被用于电动机器人。自20世纪80年代末以来，交流伺服电机已在许多国家得到应用。由于交流电机没有碳刷，具有良好的动态特性，新型机器人不仅事故率低，而且免维护时间大幅度增加，升(降)速快。一些重量小于16KG的新型轻型机器人在刀具中心点(TCP)的大移动速度超过3m/s，定位准确，振动小。同时，机器人控制柜还采用32位微型计算机和新算法，使其具有自寻优路径的功能。

焊接机械人施工质量的保障手段

随着网络技术的发展，焊接机械手也将朝着联作进一步发展，但若是要实现这一目标的话对焊接机械手自身的要求也会随之提高，尤其是对于工件的装配质量和精度方面，一定要达到良好的一致性，提高其整体品质。

但这一要求并不是那么容易做到的，需要从各方面一起努力，为了保障焊接机械人的施工方面的质量，首先要编制焊接机器人的焊接工艺，并对零件尺寸、焊缝坡口、装配尺寸等进行严格的工艺规定。

关于工件的尺寸公差要控制在允许的范围内，减少焊缝出现各种缺陷的几率；其次，尽量采用精度较高的装配工装，以提高焊件的装配精度；后，成型之后的焊缝应进行彻底的清洗，防止有各种杂物的存在，否则将影响引弧成功率。

另外要提醒大家的是，不同的焊接技术所要注意的事项是不同的，一定要掌握。焊接机械手作为一种高科技自动化生产设备，是工业机器人的一个重要分支，它的应用自然备受关注。

焊接机械人可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械人作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。